精品解析：上海市曹杨第二中学2023-2024学年高三上学期期末考试物理试卷

上海市曹杨第二中学2023学年度第一学期 高三年级期末考试物理试卷 考生注意： 1.试卷满分100分，考试时间60分钟。 2.本考试分设试卷和答题纸。答题前，务必在答题纸上填写姓名、班级和学号，并在指定位置填涂考号。 3.本试卷标注“多选”的试题，每小题应选两个及以上的选项，但不可全选；未特别标注的选择类试题，每小题只能选一个选项。 4.本试卷标注“计算”“简答”“论证”的试题，在列式计算、逻辑推理以及回答问题过程中，须给出必要的图示、文字说明、公式、演算等。 5.除特别说明外，本卷所用重力加速度大小g均取9.8m/s2。 一、北斗导航卫星 2024年是北斗卫星导航系统立项三十周年纪念，北斗三号全球星座由地球静止轨道（GEO）、倾斜地球同步轨道（IGSO）、中圆地球轨道（MEO）三种轨道卫星组成。已知地球半径为6371km。 1. IGSO的运行周期与地球自转周期相同，但其运行轨道面与赤道面有一定夹角，则IGSO的轨道半径约为________km（结果保留2位有效数字）。 2. 设GEO运行的线速度大小为v1，赤道上静止在地面上的物体线速度大小为v2，则________（结果保留2位有效数字）。 3. MEO的轨道半径约为2×104km，则其线速度（　　） A 大于GEO B. 小于IGSO C. 大于第一宇宙速度 D. 小于第二宇宙速度 4. 如图，在发射地球同步卫星的过程中，卫星首先发射到圆轨道Ⅰ，再从A点进入椭圆轨道Ⅱ，然后在B点通过改变卫星速度，让卫星进入地球同步轨道Ⅲ。 （1）卫星在点动能____________在的动能（选涂：A.大于 B.等于 C.小于）。 （2）卫星在轨道Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ上运行的周期分别为、、，从小到大排序为________<________<________。 5. 北斗导航系统所使用的电磁波频率约为1561MHz，其在真空中的波长约为________m（结果保留2位有效数字）。 二、投石机 图（a）为投石机模型示意图。支架固定在水平地面上，轻杆AB可绕支架顶部水平轴上的O点在竖直面内自由转动。A端凹槽内装有质量为m的石块，B端固定配重，OA长为2L，OB长为L。投射时，将杆转至水平方向后由静止释放，杆转到竖直位置时石块被水平抛出。 6. 在投石机正前方竖直放置一个靶，靶与石块抛出点的水平距离为4L，靶心与O点等高。若不计一切阻力，要使石块恰好击中靶心： （1）石子水平抛出时的速度大小； （2）此时配重的质量M。 7. 实际投射后发现，石块打在靶心上方，如图（b）所示。下列操作能使石块正中靶心的是（　　） A. 增大配重的质量 B. 减小石块的质量 C. 增大靶到投石机的距离 D. 将投石机架在高台上 三、用霍尔元件测速 霍尔元件是利用霍尔效应制成的传感器，可用于设计制作测量自行车行驶速率的速度计。 如图，将厚度为d的金属薄片，置于与元件垂直、磁感应强度大小为B的匀强磁场中，并从侧面P、Q通入电流I，两侧面M、N间将产生的霍尔电压，其中k为霍尔系数。 8. 霍尔系数的单位用国际单位的基本单位可表示为________。 9. 用螺旋测微器测量霍尔元件厚度，结果如图所示，则d=________mm。 10. 若用电压表测量霍尔电压，应与红表笔相连是（ ） A. 侧面M B. 侧面N C. 侧面P D. 侧面Q 11. 如图，将霍尔传感器固定在前轮车架上，前轮上安装一磁铁，车轮每转一圈，磁铁靠近霍尔传感器一次，输出一个脉冲电压。若测得相邻两个脉冲间的时间间隔为210ms，则车轮的转速为________r/s（结果保留2位有效数字），为了得到测速，还需要测量的物理量是________。 四、“极速之旅” “极速之旅”是大型机动游乐项目，该装置将乘客载至高空后，以近乎重力加速度下落，让乘客体验失重。随后依靠电磁阻尼制动，落地前在液压缓冲机构辅助下减速到零。 12. 质量m=70kg的游客乘坐某“极速之旅”，从离地面高度H=100m处由静止开始自由下落，到离地面h=20m处开始制动。假设制动力为恒力，且不计一切阻力。 （1）游玩过程中，游客能体验到失重感的时间为________s。 （2）全程座椅对游客的冲量大小为________N·s。（结果均保留3位有效数字） 13. 对电磁阻尼过程进行简化，如图，将装置视为质量为M、电阻为R的单匝线框，ab边长为L。当ab边进入磁感应强度大小为B的匀强磁场后开始减速，假设落地时线框未全部进入磁场，分析说明为什么需要液压缓冲机构辅助才能减速到零？ 五、线圈 线圈在电磁领域功能多样。由金属导线绕制而成的线圈有电阻：通电线圈周围存在磁场；线圈中还能产生感应电动势，又被称为电感器。 14. 如图，电阻箱中的线圈采用双线绕法制作，能避免回路中产生自感电动势，